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동축노즐 기반 바이오 프린팅을 이용한 자유형상 혈관 체외 모델 제작
김민균(M. G. Kim),강승원(S. W. Kang),이수연(S. Y. Lee),김서연(S. Y. Kim),남상균(S. G. Nam),김선진(S.-J. Kim),이희경(H. G. Yi) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
혈관 체외 모사를 위해 다양한 생체제조기술이 개발되어 온 가운데, Gao, et al.은 동축노즐 기반 바이오프린팅을 이용한 자유형상 혈관 제조 기술을 보고하였다. 이 기술은 두 재료를 동시에 압출해 프린팅하여 혈관을 원하고자하는 형태로 제작할 수 있는 특징이 있다. 따라서 본 연구에서는 동축노즐 기반 바이오프린팅을 이용한 자유형상 혈관 제조 기술을 이용하여, U-shape, Circular Shape, Loop Shape 등 다양한 영상을 가진 혈관 바이오프린팅 공정을 수립하고, 추후 조직과 혈관을 연결한 체외 모델 개발에 대한 적용 가능성을 확인하는 과정을 수행하였다. 14/18 G 동축 노즐을 이용해 두 헤드를 연결하였고, Bioink 로는 Shell 부분에 Collagen Based Bioink 를 사용하였다. Collagen은 향후 세포 배양을 위해 선택했으며, 낮은 기계적 특성을 보완하기 위해 Collagen : Alginate (3 : 2) Solution 을 제작하였다. Core 부분에는 Sacrificial Bioink 로 Pluronic F127 과 CaCl₂ 혼합한 CPF-127 을 사용하였으며, Alginate 의 가교 반응이 끝난 뒤 Washing 을 통해 제거했다. 적층으로 혈관의 내피를 프린팅한 후, 말아서 관형을 제작하는 기존의 프린팅 방식과는 달리, 동축 노즐과 Sacrificial Bioink 를 이용하여 관류가 가능한 혈관 구조를 한번에 프린팅이 가능했다. U 형태, Circle, Loop 형태 등 원하고자 하는 모양대로 프린팅이 가능했을 뿐 아니라, 공압에 따라 혈관의 두께 조정도 가능했다. 또한, Collagen Based Bioink 를 사용함으로써 다양한 Cell Culture 가 용이하며 경제적으로도 효율적으로 혈관 체외 모델을 제작할 수 있다. 바이오 프린팅 기술의 장점을 최대한 활용 가능하고 다양한 질병, 조직과 연결하여 복합적인 체외 모델 구현이 가능할 것이다.